Климат (Dfc) субарктический. Месяц с самыми низкими температурами — декабрь, его среднее значение температуры за день -19.1 °C. Месяц с самыми высокими температурами — июль со среднеарифметической температурой 24.8 °C. Температурный максимум, устанавливается в июне до 34.2°С, а порог минимальной температуры до -40.3°C в декабре. Среднегодовая температура в Усть-Илимске, согласно наблюдениям, составляет 2.8°C. В течение года: дни ясной погоды - 70, снежных дней - 118, дождливых дней - 73, пасмурных дней - 105.